Комбинированное нагрузочное устройство Советский патент 1981 года по МПК H02J3/00 H02P9/42 

Изобретение относится к области преобразовательной техники, в частно ти , оно может быть использовано в пр цессе испытаний различного рода двигателей , электрических генераторов переменного тока или автономных элек тростанций. Известно устройство для нагрузки источника переменного тока, выполнен ное на основе преобразователя частот с промежуточныг звеном постоянного тока для согласования параметров выходного напряжения испытуемого генератора переменного тока с параметра(МИ напряжения нагружающей сети. Устройство содержит автоматическую сис тему регулирования тока нагрузки с коррекцией задания текущим значением входного напряжения. Применение коррекции позволяет использовать нагрузочное устройство не только в процес се испытаний, но и при ремонте автономной электростанции для обкатки и регулировки приводного двигателя, а также в процессе наладки устройств системой автоматики 1. Известно также нагрузочное устрой ство для испытания генератора электростанции переменного тока, содержа щее две системы автоматического регу лирования (САР) параметров нагрузки: систему регулирования тока нагрузки и систему регулирования коэффициента мощности нагрузки. При этом САР тока нагрузки охватывает управляемый выпрямитель и содержит коррекцию по входному напряжению, а САР коэффициента мощности нагрузки охватывает инвертор и содержит коррекцию по напряжению сети. Такое построение САР параметров нагрузки испытуемой электростанции исключает опрокидываниб инвертора даже при самом неблагоприятном плавном понижении напряжения нагружакяцей сети и одновременном плавном возрастании напряжения испытуемого генератора 2, Однако, при скачкообразном снижении (пропадании) напряжения хотя бы одной фазы нагружающей сети опрокидывание инвертора возможно. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является нагрузочное устройство, снабженное системой защиты, предотвращающей опрокидывание инвертора дажепри внезапном пропадании напряжения ведущей сети. Это нагрузочное устройство позволяет нагружать судовые электростанции не только в процессе швартовых испытаний, но и в процессе ремонта, наладки и регулировки ее элементов. Оно отличается надежностью и высокой стабильтностью параметров нагрузки 3 . Недостатки устройства - ограничен ная мощность нагрузки, определяемая предельной мощностью единичных преоб .разователей, выпускаемых промышленно тью. Увеличить допустимую мощность нагрузки можно параллельным включением двух или более секций наг рузочного устройства, содержащих преобразовате ли электрической энергии. Однако сто имость нагрузочного устройства при этом возрастает, система управления усложняется. Цель изобретения - увеличение мощ ности нагрузки нагрузочного устройст ва без существенного усложнения и увеличения его стоимости. Указанная цель достигается тем, что в известное нагрузочное устройст во, содержащее преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, имеющий систему регулирования тока нагрузки, систему регулирования коэффициента мощности и .систему Защиты инвертора от опрокидывания при понижении напряжения ведущей сети, введены первый и второй коммутирующие элементы, программный блок и задатчик режима работы, причем силовой вход первого коммутирующего элемента соединен со входом управляг емого выпрямителя, силовой вход втор го коммутирующего элемента подключен к нагружающей электрической сети силовые выходы первого и второго ком мутирующих элементов объединены и подключены к дополнительным выходным выводам для потребителей энергии, управляющие входы первого и второго коммутирующих элементов соединены с выходами программного блока, один из входов которого соединен с выходом задатчика режима работы, а другой с упомянутыми выше дополнительны ми выходными выводами. Дополнительная нагрузка может быт секционирована, число секций не ограничено. На чертеже приведен вариант выпол нения комбинированного нагрузочного устройства с одной секцией дополнительной нагрузки. Приводной двигатель 1 судовой электростанции вращает генератор 2 переменного тока. Последний нагружен управляемым выпрямителем 3, через зависимый инвертор 4 соединенным с сетью 5. Датчик 6 тока нагрузки может быть включен последовательно в силовую цепь нагрузки, например, на входе управляемого выпрямителя. Датчик 7 входного напряжения выпрямителя своим входом подключен к выходным выводам испытуемого генератора, а выходом - к одному из входов задатчи ка и. На второй вход задатчика вводится (автоматически или вручную) задание тока нагрузки, а выход его соединен с одним из входов первого решающего блока 9, второй вход блока 9 соединен с выходом датчика тока 6, а выход - со входом операционного усилителя 10. Выход усилителя 10 соединен со входом системы импульснофазового управления .(СИФУ) выпрямителем 11. Выход логического элемента 12 соединен с одним из входов первого решающего блока 9, а два его входа соответственно соединены с выходом датчика 13 входного напряжения инвертора и выходом датчика 14 выходного напряжения инвертора. Задатчик 15 системы автоматического регулирования коэффициента мощности нагрузки HNjeeT два входа, один из которых соединен с . выходом датчика выходного напряжения инвертора, а второй используется для ввода задания коэффициента мощности нагрузки. Выход задатчика 15 соединен с одним иэ входов второго решающего блока 16, второй вход которого соединен с выходом датчика коэффициента мощности 17. В свою очередь, датчик -коэффициента мощности 17 включен на выходе испытуемой судовой электростации. Выход второго решающего блока 1Ь соединен со входом операционного усилителя 18, выход которого соединен с СИФУ инвертора 19.. Секция дополнительной нагрузки 20 соединена с выходами первого коммутирующего элемента 21 и второго коммутирующего элемента 22. Силовой вход первого коммутирующего элемента 21 соединен с входом управляемого выпрямителя 3, а силовой вход второго коммутирукхцего элемента 22 соединен с заводской сетью 5. Программный блок 23 имеет два входа, на один из них поступает информация о режиме питания потребителей секций дополнительной нагрузки -20, а на второй - програглма работы коммутируквдих устройств из задатчика режима 24. Два -выхода программного блока соединены с управлякяцими входами коммутирующих устройств. Комбинированное нагрузочное устройство работает следующим образом. Испытуемая судовая электростанция, представленная приводным двигателем 1 и генератором 2, может нагружаться либо сетью 5 через преобразователь частоты либо секциями (например 20) дополнительной нагрузки, либо той и другой нагрузки Одновременно. В процессе нагружения испытуемой электростанций сетью нагрузку можно изменять плавно, автоматически поддерживая ее с высокой степенью точности. При этом можно задаьать любое (в допустимых пределах) значение коэффициента мощности н агрузки. Дополнительная нагрузка задается подключением с помощью первого коммутирующего элемента к

испытуемой электростанции одной или нескольких секций. При этом указанные секции должны быть предварительно отключены, от электрической сети но так, чтобы непрерывность питания потребителей не нарушалась,

В САР тока нагрузки, задаваемое с помощью задатчика 8 значение тока нагрузки сравнивается решающим блоком 9 с текущим значением.тока нагрузки, измеряемым датчиком тока 6.Выработанный блоком 9 с учетом других факторов (например запаса устойчивости инвертора) сигнал рассогласования через операционный усилитель воздействует на СИФУ 11 так, чтобы свести к нулю случайно появившееся рассогласование, т. е. чтобы поддерживать текущее значение тока нагрузки, равным заданному. Задание в систему может вводиться вручную или автрматиче ки. Так как датчик тока 6 включен в общую магистраль тока нагрузки, значение его выходного сигнала зависит от суммарного тока нагрузки испытуемого генератора. САР тока нагрузки воздействием -на СИФУ выпрямителя 3 обеспечивает поддержание с.заданной степенью точности общего тока нагрузки испытуемой электростанции. Если при этом нагрузка соответствующей (подключенной к испытуемой электростанции) секции изменяется, например вследствие включения или отключения отдельных потребителей, то указанные изменения компенсируются автоматическим регулированием, т. е. соответствующими изменениями тока нагрузки испытуемого генератора.

В САР задаваемое с помощью задатчика 15 значение коэффициента мощности нагрузки сравнивается с текущим значением, измеряемым датчиком 17. Система работает аналогично САР тока нагрузки и воздействием на СИФУ инвертора 4 обеспечивает поддержание заданного значения суммарного коэффициента мощности нагрузки. Блоки САР 12-14 обеспечивают- автоматичее-. кое снижение задания тока нагрузки воздействием н один из входов первого решающего блока 9 при любом, снижении запаса устойчивости инвертора ниже допустимого уровня.

Програмный блок 23 обеспечивает коммутацию секции дополнительной нагрузки 20, задавая последовательност и временные интервалы в процессе работы кONnnyтирующих устройств. Так, например, при необходимости подключить секцию 20 к испытуемой электростанции срабатывает сначала второе коммут1ирующее устройство 22, отключая секцию от питающей -сети 5, а затем первое коммутирующее устройство 21, подключающее секцию к испытуемой электростанции. При отключении той ж секции 20 от испытуемой электростанции первое и второе коммутирующие устройства срабатывают в обратной последовательности. Непрерывность снабжения электроэнергией потребителей комму ируемой секции обеспечивается непрерывностью работы и быстродействием коммутирующих элементов в заданной последовательности. С этой целью коммутирукмцйе элементы содержат быстродействующие бесконтактные ключи.

Таким образом, комбинированное нагрузочное устройство позволяет нагружать испытуемую судовую электростанцию не только сетью (с помощью согласующего преобразователя частоты) но yL дополнительной секционированной заводской нагрузкой. При этом секции

5 дополнительной нагрузки вторым коммутирукнцим устройством отключеиотся от питающей сети, а затем первым коммутирующим устройством подключаются к испытуемой судовой электростанции. Чтобы обеспечить электроснабжение потребителей, составляющих дополнительную нагрузку, без перерыва, в , качестве коммутирующих элементов использованы быстродействующие бесконтактные ключи.

Параллельная работа испытуемой электростанции с заводйкой сетью в. процессе переключения дополнительной нагрузки исключается. Тем самым облегчается процесс переключения нагрузки, расширяются функциональные возможности нагрузочного устройства.

Формула изобретения

Комбинированное нагрузочное устроство, содержащее преобразователь частоты с прО1 южуточн1лм звеном постоянного тока, имеющий систему регулирования тока нагрузки, систему регулирования коэффициент мощности и систему защиты инвертора от опрокидалвания при понижении напряжения ведущей сети, отличающееся тем, что, с Целью повышения мощности нагрузки, в него введены первый, и второй силовые коммутирующие элементы, программный блок и задатчик режима работы, причем силовой вход первого коммутирукадего элемента соединен со входом управляемого выпрямителя, силовой вход второго коммутирующего элемента подключен к нагружающей элетрической сети, силовые выходы первого и второго коммутирующих элементов объединены и подключены к дополнительным выходным выводам для потребителей электрической энергии, управлякнцие входы первого и второго коммутирукяцих элементов соединены с соответствующими выходами прогргилмного блока, один из входов которог9 соединен с выходом задатчика режима работы, а другой с упомянутым выше дополнительными выводами. источники информации, . пз -п-т-йж. 2;, ::г-гЕ™-«.